plik

Do czego to służy?

W EdW przed kilkoma miesiącami poja−

wił  się  opis  ultraniskoszumnego  przed−
wzmacniacza audio, zrealizowanego z ukła−
dem SSM2016 firmy PMI (czytaj pi−em−aj).
Przedwzmacniacz  ten  wzbudził  ogromne
zainteresowanie, ale niestety trudności ze
zdobyciem  układów  scalonych  spowodo−
wały,  że  nie  wszyscy  chętni  mogli  się  za−
opatrzyć w ten ciekawy moduł.

Przedstawiany dziś przedwzmacniacz

wykorzystuje kostkę SSM2017, mającą
parametry niewiele ustępujące poznanej
wcześniej kostce SSM2016.

Podstawowe parametry układu SSM2017

podane są w tabeli 1.

Informacje podane w tabeli przekonu−

ją, że układ rzeczywiście doskonale nada−
je się do układów audio wysokiej jakości.
Oczywiście kostka przeznaczona jest do
zasilania napięciem symetrycznym i nie
należy próbować stosować jej przy zasila−
niu napięciem pojedynczym.

Osoby pragnące w pełni wykorzystać

właściwości  układu  powinny  sięgnąć  do
opisu  kostki  SSM2016  w EdW  9/96
i EdW 10/96 oraz do EP7/95. Wewnętrzna
budowa układu scalonego SSM2017 jest
podobna  do  SSM2016,  ale  układ  aplika−
cyjny  jest  znacznie  prostszy,  bo  kostka
ma tylko 8 nóżek.

Układ wyprowadzeń, pokazany na rry

y−

u 1

a jest podobny, jak w typowym

pojedynczym  wzmacniaczu  operacyj−
nym.  Różnica  polega  na  tym,  że  kostka
SSM2017 nie jest wzmacniaczem opera−
cyjnym  (choć  jest  wzmacniaczem  różni−
cowym)  i jej  wzmocnienie  ustala  się  re−
zystorem  dołączonym  do  końcówek  nu−
mer 1 i 8, a nie rezystorami w pętli ujem−
nego sprzężenia zwrotnego.

Dzięki takiej budowie bardzo łatwo

jest zachować w układzie pełną symetrie
wejścia, co ma wielkie znaczenie w ukła−
dach audio.

Drugą istotną różnicą jest fakt, że kos−

tka SSM2017 zawiera wewnątrz klasycz−
ny wzmacniacz różnicowy, co pokazano
na rry

u 1

b, zawierającym uproszczo−

ny wewnętrzny schemat układu scalone−
go.  Jak  widać  na  rysunku  1b,  nóżka
nr 5 jest  wyprowadzeniem  odniesienia.
Zazwyczaj  dołączana  jest  ona  do  masy,
ale podanie na nią niewielkich napięć sta−
łych pozwoli zlikwidować wszelkie napię−
cia  niezrównoważenia,  czyli  zlikwidować
niepotrzebne napięcie stałe na wyjściu.

Wzmocnienie określone jest przez

wartość rezystancji włączonej między
nóżki 1 i 8. Gdy rezystancja ta wynosi
10

Ω

, wzmocnienie jest równe 1000

(+60dB), przy rezystancji 100

Ω

wzmoc−

nienie wynosi 100 (+40dB), przy rezys−
tancji 1,1k

Ω

– 10 (+20dB), a przy braku

rezystora wzmocnienie jest równe 1.

Jak to działa?

Schemat ideowy modułu przed−

wzmacniacza jest pokazany na rry

u 2

Układ przeznaczony jest bezwzględnie

do zasilania napięciem symetrycznym
w zakresie ±7V...±22V. Elementy R10,
R11, L3, L4, C4 – C7 tworzą filtr odsprzę−

LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 9/97

Rys. 1. Wyprowadzenia i schemat blokowy układu SSM2017

Ultraniskoszumny przedwzmacniacz
z układem SSM2017

2161

Zakres napięć zasilania: ±6...±22V

Pobór prądu: typ. 10mA, max 14mA

Napięciowa gęstość szumów wejściowych
(przy wzmocnieniu = 1000): 0,95nV/(Hz)1/2

Napięciowa gęstość szumów wejściowych
(przy wzmocnieniu = 100): 1,95nV/(Hz)1/2
Zniekształcenia nieliniowe
(przy wzmocnieniu = 1000): 0,012%

Zniekształcenia nieliniowe
(przy wzmocnieniu = 100): 0,005%

Zniekształcenia intermodulacyjne: <0,01%

Szybkość zmian napięcia
wyjściowego: typ 17V/µs
Pasmo przenoszenia
(przy wzmocnieniu = 1000): typ. 200kHz

Pasmo przenoszenia
(przy wzmocnieniu = 100): typ. 1MHz

Prąd polaryzacji wejścia: typ. 6µA max 25µA
Zmiennoprądowa rezystancja
wejściowa: >1MW

Tłumienie tętnień zasilania
(przy wzmocnieniu = 100): typ 118dB

Tłumienie sygnału wspólnego
(przy wzmocnieniu = 100): typ 92dB

Minimalna rezystancja obciążenia wyjścia: 2kW
Maksymalna pojemność obciążenia
wyjścia: 50pF

Tabela 1

gający zasilanie i nie dopuszczający z ze−
wnątrz zakłóceń, które mogłyby przedo−
stawać się przez linie zasilania.

Rezystor R6 ustala wzmocnienie równe

100x (+40dB). Taka wartość wydaje się opty−
malna dla przedwzmacniacza mikrofonowe−
go. W zależności od potrzeb jego wartość
można zmieniać w zakresie 10

Ω

...10k

Ω

Rezystory R4 i R5 są konieczne dla za−

pewnienia przepływu prądu polaryzujące−
go wejścia. Wartości tych rezystorów
muszą być jednakowe, by nie zwiększać
napięcia niezrównoważenia. Także ze
względu na szumy, rezystory te (oraz R6)
powinny być dobrej jakości – metalizowa−
ne o tolerancji 1%.

Kondensator C6 jest potrzebny ze

względu na stabilność wzmacniacza,
a dodatkowo wraz z dławikami L1 i L2

tworzy filtr, nie dopuszczający na wejście
ewentualnych zakłóceń radiowych.

W podstawowej wersji dławiki L1 i L2

nie będą montowane. W przypadku, gdy−
by przedwzmacniacz współpracujący
z

długim

kablem

mikrofonowym

„zbierał” zakłócenia radiowe, należy za−
stosować dławiki L1 i L2 o indukcyjności
22...47µH i zwiększyć pojemność C6, na−
wet do 4,7 lub 10nF. Spowoduje to obcię−
cie przenoszonego pasma do zakresu
częstotliwości akustycznych.

Diody świecące D1 – D4 służą jedynie

do zabezpieczenia wejścia w przypadku
wystąpienia dużych napięć wejściowych.

Elementy R1 – R3 i C1 – C3 nie będą

montowane  w wersji  podstawowej.  Bę−
dą potrzebne jedynie w przypadku współ−
pracy  przedwzmacniacza  z mikrofonem,
zasilanym napięciem 48V w tak zwanym
systemie Phantom. Ten sposób zasilania
stosuje się w mikrofonach pojemnościo−
wych  wysokiej  klasy.  W systemie  Phan−
tom, na obu żyłach sygnałowych mikrofo−
nu występuje znaczne napięcie stałe rzę−
du kilkudziesięciu woltów. Z tego wzglę−
du  konieczne  są  kondensatory  separują−
ce C2 i C3. Ze względu na szumy, powin−
ny  to  być  dobrej  jakości  kondensatory,
najlepiej tantalowe. Z braku kondensato−
rów  tantalowych  o podanych  paramet−
rach  można  zastosować  zwykłe  konden−
satory elektrolityczne – aluminiowe.

W przypadku współpracy z mikrofo−

nem dynamicznym, lub mikrofonem po−
jemnościowym zasilanym oddzielnym
przewodem

(np.

krajowe

MCO52

i MCU53), elementów R1 – R3 i C1 – C3
stosować nie trzeba. W miejsce konden−
satorów C2 i C3 trzeba wykonać zwory.
Uzyska się wtedy przedwzmacniacz ze

sprzężeniem stałoprądowym, przenoszą−
cy sygnały już od 0Hz.

W układzie przewidziano także możli−

wość  zerowania  napięcia  niezrównowa−
żenia na wyjściu. Posłużą do tego rezys−
tor R7 o wartości rzędu co najwyżej kilku−
dziesięciu omów i jeden z rezystorów R8
lub R9 o indywidualnie dobranej wartoś−
ci.. Dodanie jakiejkolwiek rezystancji mię−
dzy  nóżkę  5 a masę  powoduje  jednak
zmniejszenie  współczynnika  tłumienia
sygnału  wspólnego.  Z tego  względu
ewentualny  rezystor  R7  powinien  mieć
jak najmniejszą wartość (np. 10

Ω

W typowych zastosowaniach rezystory

te nie będą stosowane, i w miejscu R7 na−
leży koniecznie wykonać zworę. Niewiel−
kie stałe napięcie na wyjściu (na nóżce 6)
rzędu kilkudziesięciu, lub co najwyżej kilku−
set miliwoltów nie powinno przeszkadzać
we współpracy z następnymi stopniami.

Montaż i uruchomienie

Montaż układu nie powinien sprawić

trudności. Przy montażu wersji podstawo−
wej na płytce pokazanej na rry

u 3

3 na−

leży najpierw wykonać zwory w miejsce
elementów C2, C3, L1, L2 oraz R7.

c.d. na str. 64

LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 9/97

Rys. 2. Schemat ideowy

Rys. 3. Schemat montażowy

azz e

elle

nttó

ów

ezzy

stto

orry

R1,R10,R11: 100

Ω

R6: 100

Ω

R2,R3: 6,81k

Ω

R5,R4: 10k

Ω

R7: zwora
R8,R9: nie stosować (patrz tekst)

atto

orry

C1,C2,C3: 47µ/63V tantalowe
C4,C5: 47µ/25V
C6: 200pF
C7,C8: 100nF ceramiczne

Pó

ółłp

prrzze

niik

kii

D1,D2,D3,D4: LED zielone
U1: SSM2017

ozzo

stta

ałłe

L2,L1: 33µH
L3,L4: 100µH

A!! W wersji podstawowej

nie montować: R1, R2, R3, R8,R9, C1
a zamiast C2,C3,L1,L2, R7 wykonać zwory.
Wymienione elementy nie wchodzą w skład
kitu AVT−2161B.

LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 9/97

ka, lecz nie może określić, czy znajduje się
on  z przodu  czy  z tyłu.  Można  tutaj  prze−
prowadzić eksperyment z lokalizacją radio−
stacji  długofalowej  czy  średniofalowej  za
pośrednictwem  radioodbiornika  wyposa−
żonego w antenę ferrytową. W łatwy spo−
sób  możemy  wykreślić  na  mapie  linię  na
jakiej znajduje się nadajnik lecz nie będzie−
my  w stanie  określić  czy  znajduje  się  on
z przodu nas czy może z tyłu. Oczywiście
można spróbować poruszać się po tej linii
i jeżeli stwierdzimy wzrost siły sygnału bę−
dzie to świadczyło, że zbliżamy się do na−
dajnika.  Gorzej  będzie  jeżeli  w zawodach
pobiegniemy  w kierunku  przeciwnym  –
stracimy  czas  i energię  i możemy  nie
ukończyć konkurencji. Należy zastosować
antenę  o jednym  kierunku  promieniowa−
nia czyli zlikwidować jeden z „brzuszków”
ósemki.  Należy  w tym  celu  użyć  drugiej
anteny o charakterystyce dookólnej – załą−
czonej za pośrednictwem przycisku. Dołą−
czenie dodatkowej anteny pionowej – te−
leskopowej  (np.  pręt  z szprychy  rowero−
wej)  powoduje,  że  wypadkowa  charakte−
rystyka przybiera kształt kardioidy. Sygnały
z anteny ferrytowej (reagującej na składo−
wą  magnetyczną  pola  elektromagnetycz−
nego)  oraz  z anteny  prętowej  (reagującej
na  składową  elektryczną)  różnią  się  fazą,
raz dodając się, a drugi raz odejmując two−
rzą właśnie taką charakterystykę.

Sygnał wejściowy z anteny ferrytowej

(selektywny obwód L1 C1) podany jest na
wzmacniacz z tranzystorem polowego
BF966 pracującego w pasmie 80m. Moż−
na tutaj z powodzeniem zastosować kit

AVT−2122  (przedwzmacniacz  CB  opisany
w EDW 11/96). Układ wymaga nieco prze−
róbek. Zamiast obwodu wejściowego na−
leży włączyć antenę ferrytową jaką tworzy
ok. 10 zwojów drutu miedzianego w izola−
cji igielitowej na pręcie ferrytowym o śred−
nicy  8mm  i długości  co  najmniej  100mm
+ kondensator  o wartości  ok.  200pF.
W obwodzie wyjściowym należy włączyć
filtr  127  i kondensator  100pF.  Takie  war−
tości elementów LC zostały podyktowane
zakresem  pasma  telegraficznego  80m
(3,5...3,6MHz). Duża impedancja wejścio−
wa  zastosowanego  tranzystora  sprawia,
że wejściowy obwód praktycznie nie jest
tłumiony,  przez  co  można  było  zrezygno−
wać z dodatkowego indukcyjnego czy po−
jemnościowego dopasowania.

Nadajnik (TX)

Nadajniki w prawdziwych zawodach

mają możliwość automatycznego gene−
rowania sygnałów telegraficznych: MOE,
MOI, MOS, MOH, MO5 w paśmie 80 czy
2m z mocą kilku watów.

Do celów treningowych w miniorien−

tacji  sportowej  w zupełności  wystarczy
zamiast  skomplikowanego  kodera  naj−
prostszy  generator  generujący  kreski.
W skład  opisywanego  urządzenia  wcho−
dzi generator kresek (modulator) oraz ge−
nerator  w.cz.  stabilizowany  rezonatorem
kwarcowym w pasmie 3,5−3,6MHz. Cały
nadajnik  zrealizowano  przy  użyciu  popu−
larnego  układu  scalonego  4011  (cztery
bramki CMOS).

Bramki 1 i 2 tworzą generator o bardzo

małej częstotliwości zależnej od wartości

kondensatora C1. Wysoki poziom logicz−
ny na wyjściu tego układu powoduje uru−
chomienie właściwego generatora kwar−
cowego na bramkach 3 i 4. Częstotliwość
wyjściowa  zależy  od  zastosowanego  re−
zonatora  kwarcowego  (3.5...3.6MHz).
Modulowany  amplitudowo  sygnał  w.cz.
z wyjścia bramki 4 podawany jest wprost
do anteny.

Montaż i uruchomienie

Cały układ nadajnika zmontowano na

małej uniwersalnej płytce drukowanej
przedstawionej na rry

u 5

Zmontowany nadajnik ze sprawnych

elementów  powinien  działać  z chwilą
włączenia napięcia zasilania. W najprost−
szym  przypadku  antenę  może  stanowić
przewód izolowany o długości 5 czy 10m
zarzucony  na  wysokie  drzewo.  W nadaj−
niku  istnieje  możliwość  zmiany  długości
generowanych  kresek  sygnału  wyjścio−
wego  –  poprzez  korekcję  wartości  kon−
densatora  C1  (zwiększenie  pojemności
wydłuża czas generowanych kresek oraz
odstęp  pomiędzy  nimi).  Niewielka  moc
mininadajnika  przy  zastosowaniu  uzie−
mienia  (pręt  wbity  w ziemię)  i anteny
w postaci  drutu  zarzuconego  na  drzewo
pozwala na odbiór za pośrednictwem od−
biornika z odległości ponad 100 metrów.

drrzze

ejj J

czze

Rys. 4. Schemat mininadajnika do
łowów na lisa

Rys. 5. Schemat montażowy

azz e

elle

nttó

ów

ezzy

stto

orry

R1, R2: 10M

atto

orry

C1: 100nF

Pó

ółłp

prrzze

niik

kii

US1: 4011

ozzo

stta

ałłe

X: rezonator kwarcowy 3579,5kHz
(3,5...3,6MHz)

plle

ett p

dzze

ołłó

ów

w zz p

płły

yttk

ką

ą jje

stt

sttę

ęp

y w

w s

siie

cii h

dllo

ejj A

T jja

„

„k

kiitt s

szzk

olln

y”

” A

T−2

2..

c.d. ze str. 62

W wersji podstawowej nie należy mon−

tować elementów R1, R2, R3, R8, R9 i C1.
Układ SSM2017 może być włożony w pod−
stawkę lub wlutowany wprost w płytkę.

Autor, który już jakiś czas stosuje kost−

ki SSM w swoich konstrukcjach, tym ra−
zem wyjątkowo radzi zastosować pod−
stawkę – życie pokazuje, że za jakiś czas
kostka będzie potrzebna do testów inne−
go układu i łatwo będzie ją wyjąć i włożyć.

Układ zmontowany ze sprawnych ele−

mentów nie wymaga uruchomiania i od
razu pracuje poprawnie.

Moduł musi być zasilany napięciem

symetrycznym rzędu ±7...±22V dołączo−

nym do punktów O (masa), P (plus)
i N (minus).

W zasadzie układu nie trzeba testować

ani mierzyć, bo jego (znakomite) właści−
wości dadzą o sobie znać dopiero przy od−
słuchu dobrego materiału muzycznego.

Dla ciekawości można zmierzyć napię−

cie stałe na wyjściu – nie powinno być
większe niż ±800mV. Zazwyczaj będzie
mniejsze.

Tak przygotowany moduł może zostać

wykorzystany do współpracy z mikrofo−
nem dobrej klasy, albo też innym źródłem
niewielkiego sygnału.

Układ SSM2017 przeznaczony jest do

współpracy ze źródłami o małej rezystan−

cji wewnętrznej, nie większej niż 500

Ω

na przykład z mikrofonami, których rezys−
tancja nie przekracza 200

Ω

. W przypadku

próby współpracy ze źródłem o większej
rezystancji szumy przedwzmacniacza
znacznie wzrosną.

Przy współpracy z dobrym mikrofo−

nem dynamicznym, ewentualnie po−
jemnościowym, osiąga się znakomite
rezultaty.

Piio

ottrr G

Gó

órre

kii

plle

ett p

dzze

ołłó

ów

w zz p

płły

yttk

ką

ą jje

stt

sttę

ęp

y w

w s

siie

cii h

dllo

ejj A

T jja

„

„k

kiitt s

szzk

olln

y”

” A

T−2

1..